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《PLC与变频技术应用》项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》项目1运料小车PLC控制系统设计制作某生产线需要一个自动运料小车系统，其运行示意图如图1-1所示。其中：A点为装料处，B点为料处。小车的运行轨道为直线，通过三相异步电动机经传动装置进行驱动，电机正转时通过传动装置带动小车左行向装料处运行，电机反转时带动小车右行向卸料处运行，其具体工作过程如下：项目描述：A点：装料处SQ1SQ2B点：卸料处装料斗小车右行左行原始位置：小车空车停在卸料处B点，此时卸料限位开关SQ2被小车压住。按下启动按钮系统运行，小车首先左行，在装料处(A点)停下，同时装料斗阀门打开开始装料，10s后料斗关闭装料结束，小车开始右行；小车右行至卸料处(B点)停下来，同时小车底部的卸料阀门打开开始卸料，6s后卸料阀门关闭卸料结束，完成一次运料任务。如此循环5次后小车停在原始位置B点。《PLC与变频技术应用》工作任务：设计要求：1）编写设计方案，分配I/O地址。2）设计PLC控制系统电路图。3）编制PLC控制程序并进行仿真。4）制作并调试运行系统。5）完成项目报告。1）所设计的系统必须考虑必要的保护措施。2）安装接线符合《电工安全操作技术标准规》。3）系统必须美观整齐，符合工艺要求。工作任务及要求：项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》学习目标本项目以运料小车PLC控制系统设计为载体，通过本项目的学习：（1）理解PLC的基本组成及工作过程。（2）学习和掌握PLC基本指令编程方法和技巧。（3）会正确选择和使用PLC。（4）能根据控制要求合理分配PLC输入/输出点，绘制PLC的I/O接线图。（5）能利用基本指令编写简单控制程序。（6）会使用GX-developer编程软件输入、编辑程序和仿真。（7）会安装和调试送料小车PLC控制系统。项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》可以把PLC想象成不含操作（按钮、选择开关等）元件和动力元件（如接触器、热继电器等）的、缩小了的电气控制箱（当然PLC的功能很强大，还有其他如过程控制调节、通信等功能），只不过其内部控制功能是由软件来完成的。ProgrammableLogicalController可编程控制器可编程序控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。国际电工委员会定义项目2运料小车PLC控制系统设计制作2.3相关知识2.3.1PLC基本知识1.简单理解PLC什么是PLC《PLC与变频技术应用》图1-3整体式PLC组成框图整体式PLC2.PLC构成项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》模块式PLC总线CPU模块通信模块输入模块输出模块智能I/O模块编程器上位机或其他通信设备工业现场项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》(a)直流输入项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》(b)交流输入项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》(c)交/直流输入项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》(a)继电器输出有触点、寿命较短、频率低、交直流负载项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》(b)晶体管输出无触点、寿命长、直流负载项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》(c)晶闸管输出无触点、寿命长、频率高、交直流负载项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》输出接口应用总结：继电器输出接口可驱动变化缓慢的交流或直流负载；晶体管输出型只能用于驱动直流负载晶闸管输出型只能用于交流负载项目2运料小车PLC控制系统设计制作三种输出方式的比较①继电器输出：有触点、寿命较短、频率低、交直流负载。②晶体管输出：无触点、寿命长、直流负载。③晶闸管输出：无触点、寿命长、频率高、交直流负载。《PLC与变频技术应用》3.PLC工作过程开始内部处理通信服务输入采样程序执行输出刷新图1-7PLC基本的工作模式STOPRUN运行模式停止模式项目2运料小车PLC控制系统设计制作PLC的方式循环扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。PLC有两种基本的工作模式，即运行（RUN）模式和停止（STOP）模式，《PLC与变频技术应用》PLC工作过程输入／输出的滞后现象项目2运料小车PLC控制系统设计制作图1-8PLC的工作过程程序执行输出刷新输入采样输入端子输出端子输出映像寄存器输出锁存器输入映像寄存器……X0X1Xn执行用户程序[Y0]X0[Y1]X1……………Y0Y1Yn……《PLC与变频技术应用》4.PLC的常用编程语言顺序功能图梯形图指令表项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》梯形图梯形图为广大电气技术人员所熟知，是应用最广泛的PLC编程语言，是PLC的第一编程语言。(a)继电器控制线路图(b) PLC接线图(c)梯形图(d) PLC等效电路图返回项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》指令表一般由表示其功能的助记符和操作数构成，与计算机汇编语言相类似。不同厂家生产的PLC所使用的助记符有所不同。助记符操作数说明LDX1逻辑运算开始，输入X1常开触点ORY0并联Y0的常开触点ANIX0串联X0的常闭触点OUTY0输出Y0,逻辑行结束LDX2逻辑运算开始，输入X2常开触点ORY1并联Y1的常开触点ANDY0串联Y0的常开触点OUTY1输出Y1,逻辑行结束END程序结束返回项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》顺序功能图将一个复杂的控制过程分解为若干小的步序依次处理后，再把这些小步序依一定顺序控制要求连接组合成整体的控制顺序。步1步2转换1步3转换2动作1动作2图1-10顺序功能图返回项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》项目2运料小车PLC控制系统设计制作5.PLC特点《PLC与变频技术应用》6.PLC分类整体式模块式小型PLC中型PLC大型PLC项目2运料小车PLC控制系统设计制作I/O点数小于256点I/O点数256～2048点I/O点数大于2048点《PLC与变频技术应用》三菱公司小型PLC整体式FX2N系列本课程所用PLC：1.FX系列PLC型号：FX系列名称I/O总点数单元类型特殊品种输出方式项目2运料小车PLC控制系统设计制作2.3.2认识FX2N系列PLC单元类型：M─基本单元；E─输入输出混合扩展单元；EX─扩展输入模块；EY─扩展输出模块输出方式：R─继电器输出；S─晶闸管输出；T─晶体管输出例如：FX2N—32MR-D《PLC与变频技术应用》2.FX2N系列PLC外部结构图1-11FX2N系列PLC外形图⑴安装孔4个；⑵电源、辅助电源、输入信号用的可装卸式端子；⑶输入指示灯；⑷输出指示灯；⑸输出用的可装卸式端子；⑹外部设备接线插座；⑺面板盖；⑻DIN导轨装卸用卡子；⑼I/O端子标记；⑽动作指示灯,POWER:电源指示灯，RUN:运行指示灯，BATT.V：电池电压下降指示灯，PROG-G：指示灯闪烁时表示程序出错，CPU-E：指示灯亮时表示CPU出错；⑾扩展单元、扩展模块、特殊模块的接线插座盖板。②①项目2运料小车PLC控制系统设计制作《PLC与变频技术应用》3.FX2N系列PLC常用编程元件1)输入继电器X0;X1;X3……(8进制编制方式)2)输出继电器Y0;Y1;Y3……(8进制编制方式)3)辅助继电器(1)通用辅助继电器(2)断电保持辅助继电器(3)特殊辅助继电器——M0～M499(500点)——M590～M3071(2572点)——M8000～M8255(256点)项目2运料小车PLC控制系统设计制作图1-14几种特殊辅助继电器波形图PLC运行M8000M8002M8012M8013100ms1s《PLC与变频技术应用》4)定时器(1)通用定时器(2)积算定时器——T0～T199(200点)100ms通用定时器10ms通用定时器——T200～T245(46点)——T246～T249(4点)1ms积算定时器100ms积算定时器——T250～T255(6点)项目2运料小车PLC控制系统设计制作图1-15通用定时器工作原理(T200K123)X0(Y000)T200设定值（常数）可用数据寄存器指定1.23sX0现在值Y0设定值《PLC与变频技术应用》项目2运料小车PLC控制系统设计制作图1-16积算定时器工作原理(T250K345)X1(Y001)T250设定值[RSTT250]X2累积时间设定值t2t1X1Y1X2t1+t2=34.5秒累积时间复位《PLC与变频技术应用》项目2运料小车PLC控制系统设计制作5)计数器(1)内部计数器(2)高速计数器——C0～C199(200点)16位增计数器32位增减计数器——C200～C234(35点)①单相单计数输入（C235～C245）②单相双计数输入（C246～C250）③双相高速计数器（C251～C255）图1-17通用型16位增计数器工作示意图[RSTC0]X10(C0K10)X11(Y0)C0X10X11Y012345678910《PLC与变频技术应用》项目2运料小车PLC控制系统设计制作图1-1832位增/减计数器工作过程(M8200)X12[RSTC200]X13(C200K-5)X14(Y001)C200X12X13X14若输出已经接通01234543210-1-2-3-4-5-6-7-8-7-6-5-4-30Y1t1t2t3上升下降上升《PLC与变频技术应用》X,Y,M,S,T,CY,M,S,T,CX,Y,M,S,T,C项目2运料小车PLC控制系统设计制作2.3.3FX2N系列PLC基本指令FX2N系列PLC有27条基本指令，2条步进顺控指令，128种(298条)功能指令(或称应用指令)，本节将介绍FX2N系列PLC基本指令。1.LD、LDI、OUT、END指令助记符与功能：LD、LDI、OUT、END指令的名称、功能、回路表示和程序步等如表所示。助记符/名称功能回路表示和可用软元件程序步数LD/取a触点逻辑运算开始1LDI/取反b触点逻辑运算开始1OUT/输出线圈驱动Y、M:1；S、M:2；T:3；C:3～5END/结束程序结束[END]《PLC与变频技术应用》项目2运料小车PLC控制系统设计制作图1-22取指令与输出指令的使用(a)梯形图(b)指令表《PLC与变频技术应用》X,Y,M,S,T,CX,Y,M,S,T,C助记符/名称功能回路表示和可用软元件程序步数AND/与常开触点串联连接1ANI/与非常闭触点串联连接1项目2运料小车PLC控制系统设计制作2.AND、ANI指令助记符与功能：AND、ANI指令的名称、功能、回路表示和程序步等如表所示图1-23一个定时器实现的振荡程序《PLC与变频技术应用》X,Y,M,S,T,CX,Y,M,S,T,C助记符/名称功能回路表示和可用软元件程序步数OR/或常开触点并联连接1ORI/或非常闭触点并联连接1项目2运料小车PLC控制系统设计制作3.OR、ORI指令助记符与功能：OR、ORI指令的名称、功能、回路表示和程序步等如表所示《PLC与变频技术应用》项目2运料小车PLC控制系统设计制作【例1-1】起保停控制程序图1-24为启动、保持、停止PLC控制程序，在图1-24（a）所示的梯形图中，当启动信号X1为ON时，输出Y0得电为ON，因为Y0的常开触点和X1并联，实现自锁使输出Y0保持。当停止信号X2为ON时，Y0失电，使其输出为0。图1-24启保停控制程序（a）梯形图LDX000ORY000ANIX002OUTY000END（b）指令表《PLC与变频技术应用》项目2运料小车PLC控制系统设计制作【例1-2】优先选择控制程序。图1-25所示为两个输入信号X1、X2的优先选择控制梯形图，即先接通的即获得优先权，而后接通的无效（如抢答器，具有互锁的正反转控制等）。其中X0为复位或停止信号，Y1、Y2